珊瑚般的BaTiO3填充聚合物复合材料作为用于运动传感的压电纳米发电机
Yuhang Du1, Gang Jian2, Chen Zhang1
1School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212100, China.
Polymers
|August 12, 2023
概括
研究人员开发了一种用于压电纳米发电机的新型珊瑚状酸 (CBT) 复合物. 这种材料显著增强了用于为电子设备和传感器提供动力的机械能量采集.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 收集能源 收集能源
背景情况:
- 压电纳米发电机 (PENG) 为机械能量收集和电力电子设备提供了有前途的解决方案.
- 具有高输出的灵活PENG对于下一代便携式设备至关重要.
研究的目的:
- 为了合成一个三维的珊瑚般的酸 (CBT) 结构.
- 为了创建CBT/聚乙烯化物 (PVDF) 复合材料,以增强压电能收获.
- 为了研究开发的压电纳米发电机的性能和耐用性.
主要方法:
- 3D珊瑚样BaTiO3 (CBT) 的合成.
- 制造CBT/PVDF复合材料压电纳米发电机.
- 在压缩下进行性能测试 (50N,4Hz) 和耐用性测试 (5000个周期).
- 模拟分析CBT结构内的应力分布.
主要成果:
- 基于CBT的PENG实现了163V的高输出电压和16.7μA的电流.
- 模拟显示,CBT珊瑚分支中的高局部应力提高了性能.
- 该纳米发电机在5000个循环中表现出极好的耐用性,为50个LED供电.
- 该设备有效地捕获了从落下的球 (4.68-12V) 和运动 (≈0.55V) 中产生的机械能量.
结论:
- 合成的CBT材料显著提高了压电纳米发电机的能量收集能力.
- CBT独特的珊瑚状结构是其卓越性能的关键.
- 基于CBT的PENG显示出在自动供电传感器和电子设备中的应用潜力很大.


